Prêmio Nobel de Física 2025: Quando o 'mundo quântico' se torna visível

Por muito tempo, o mundo quântico foi considerado um espaço "estranho", onde partículas podem penetrar obstáculos, existir em dois estados ao mesmo tempo e desafiar todas as leis da intuição humana. No entanto, o trio de cientistas John Clarke, Michel H. Devoret e John M. Martinis tornou tangível o que parecia existir apenas em laboratórios microscópicos – diretamente em um circuito elétrico visível a olho nu.

Em 7 de outubro, três cientistas (John Clarke, Michel H. Devoret e John M. Martinis) receberam o Prêmio Nobel de Física de 2025 pela "descoberta dos efeitos de tunelamento mecânico quântico em escala macroscópica e pela quantização de energia em circuitos elétricos". Eles dividirão o prêmio no valor de 11 milhões de coroas suecas (equivalente a 1,17 milhão de dólares).

A mecânica quântica governa o mundo microscópico de átomos e elétrons – onde os elétrons podem “penetrar” barreiras de energia e absorver energia apenas em quantidades fixas chamadas quanta.

No nível macroscópico do mundo humano, esses efeitos parecem desaparecer. Por exemplo, uma bola, feita de incontáveis átomos, jamais conseguiria atravessar uma parede.

Curiosos sobre isso, na década de 1980, na Universidade da Califórnia, três cientistas Clarke, Devoret e Martinis começaram a testar se as leis quânticas existiam em um tamanho grande o suficiente para serem vistas a olho nu.

Para testar isso, eles criaram um circuito Josephson — no qual dois supercondutores são separados por uma camada isolante ultrafina. Em um metal normal, os elétrons colidem com o material e entre si, mas em um supercondutor resfriado próximo ao zero absoluto, eles formam pares de Cooper que se movem em uníssono, sem resistência, e compartilham uma única função de onda quântica.

Quando a equipe manteve o circuito em tensão zero, de acordo com a física clássica, o circuito deveria ter permanecido parado. No entanto, a pesquisa mostrou que o circuito às vezes "escapa" repentinamente – não devido ao calor, mas graças ao tunelamento quântico através da barreira de energia. Foi a primeira evidência direta de que as leis quânticas ainda existem no mundo macroscópico.

Em seguida, quando expuseram o circuito a micro-ondas, os três cientistas observaram picos de ressonância nítidos em frequências específicas. Cada pico correspondia à diferença de energia entre dois estados quantizados, indicando que a energia do circuito só poderia assumir valores discretos. Em outras palavras, um dispositivo composto por bilhões de elétrons estava se comportando como um único sistema quântico.

Antes deste experimento, os efeitos de tunelamento quântico e quantização de energia só haviam sido observados em átomos e partículas subatômicas.

A Sra. Eva Olsson, membro do Comitê Nobel, avaliou o trabalho de pesquisa do trio de cientistas John Clarke, Michel H. Devoret e John M. Martinis como "abrindo a porta para outro mundo".

“Quando os fenômenos quânticos são trazidos à escala macroscópica, podemos tocá-los, controlá-los e observá-los — isso abre as portas para estruturas e tecnologias inteiramente novas”, disse ela.

Enquanto isso, o Sr. Olle Eriksson — Presidente do Comitê Nobel de Física — chamou isso de prova de que a mecânica quântica é extremamente útil e é a base de toda a tecnologia digital atual.

As descobertas de três cientistas, Clarke, Devoret e Martinis, lançaram as bases para os computadores quânticos.

No final da década de 1990, os cientistas estavam desenvolvendo bits quânticos (qubits) – unidades de informação quântica – com base no princípio de energia demonstrado pelo trio pioneiro.

Mais tarde, o Sr. Martinis aplicou esse método para criar o primeiro processador quântico supercondutor, onde os qubits podem oscilar delicadamente entre “0” e “1” em uma superposição quântica sofisticada.

De acordo com o Comitê Nobel, o transistor nos microchips de computador atuais é um exemplo de como a mecânica quântica se tornou a base da tecnologia cotidiana, estabelecendo as bases para a próxima geração de tecnologia quântica, incluindo criptografia quântica, computadores quânticos e sensores quânticos.

(TTXVN/Vietnã+)

Fonte: https://www.vietnamplus.vn/giai-nobel-physics-2025-khi-the-gioi-luong-tu-tro-nen-huu-hinh-post1068919.vnp